电气自动化控制单元测试题

电气自动化控制单元测试题引言本测试题围绕电气自动化控制单元的核心知识点设计，涵盖控制器原理、传感器应用、PLC编程、PID控制、系统设计等内容，旨在检验读者对理论知识的掌握程度与工程实践能力，题型包含选择、判断、简答及综合应用，兼具知识性与实用性。一、单项选择题（每题5分，共25分）1.以下哪种设备属于电气自动化控制单元的核心控制器？（）A.示波器B.PLCC.万用表D.信号发生器解析：PLC（可编程逻辑控制器）是控制单元的核心，负责逻辑运算、指令执行与设备驱动；示波器、万用表、信号发生器为检测或辅助设备，非核心控制部件。答案：B2.某自动化生产线需检测物体是否存在，最适合的传感器类型是（）。A.压力传感器B.光电传感器C.温度传感器D.霍尔传感器解析：光电传感器通过光线遮挡/反射判断物体有无，适用于存在检测；压力、温度、霍尔传感器分别针对压力、温度、磁场/电流检测，不符合场景。答案：B3.电气控制中，接触器的主要作用是（）。A.信号放大B.短路保护C.控制主电路通断D.过载保护解析：接触器通过电磁机构控制大功率主电路的通断；信号放大由继电器完成，短路保护由熔断器实现，过载保护由热继电器负责。答案：C4.梯形图编程中，PLC的扫描周期不包含以下哪个阶段？（）A.输入采样B.程序执行C.输出刷新D.故障诊断解析：PLC扫描周期分为“输入采样→程序执行→输出刷新”三个阶段；故障诊断属于自检功能，不纳入常规扫描周期。答案：D5.伺服控制系统中，“使能”信号的作用是（）。A.启动伺服电机驱动B.设定电机转速C.反馈位置信号D.限制电机扭矩解析：使能信号是伺服驱动的“允许启动”指令，触发后电机可接收运动指令；转速由脉冲/模拟量设定，位置反馈由编码器完成，扭矩限制由参数设置。答案：A二、判断题（每题3分，共15分）1.电气原理图中，同一电器的不同部件必须画在同一位置。（）解析：错误。同一电器的部件（如接触器线圈与触点）可分散绘制，但需标注相同编号，便于关联识别。2.PID控制器中，积分环节的作用是消除稳态误差。（）解析：正确。积分环节通过累积误差的时间积分，逐步修正输出，最终使稳态误差趋近于零。3.所有PLC都支持在线修改程序并实时生效。（）解析：错误。小型PLC或特定模式下需停止运行才能修改；中大型PLC通常支持“热修改”，但需满足程序兼容性要求。4.传感器的分辨率越高，其测量精度必然越高。（）解析：错误。分辨率是最小检测量，精度还受线性度、温漂等影响（如分辨率0.1mm但线性误差0.5mm，精度仍低）。5.电气控制中，热继电器和熔断器都可实现过载保护，功能完全相同。（）解析：错误。热继电器通过双金属片延时保护过载，熔断器通过熔体熔断保护短路/严重过载，动作特性与场景不同。三、简答题（每题10分，共30分）1.简述电气自动化控制单元的基本组成及各部分功能。控制单元由控制器（PLC、单片机等）、执行机构（电机、电磁阀等）、检测元件（传感器）、控制电路（继电器、接触器）、人机界面（触摸屏、按钮）组成：控制器：核心，处理输入、执行算法、输出指令；执行机构：接收指令驱动负载（如电机带动机械、电磁阀控制流体）；检测元件：采集位置、温度等信号，反馈给控制器；控制电路：实现信号放大、功率驱动、保护（如继电器扩展输出）；人机界面：参数设置、状态监控、手动操作。2.说明PLC梯形图编程中“扫描周期”的工作原理，及其对控制实时性的影响。PLC采用循环扫描工作：输入采样：读取所有输入模块状态，存入“输入映像寄存器”；程序执行：按梯形图逻辑扫描，更新“内部寄存器”与“输出映像寄存器”；输出刷新：将输出映像寄存器状态同步到输出模块。扫描周期的影响：周期过长（程序复杂、I/O多）会导致输入-输出响应延迟，降低实时性；需优化程序、选择高速PLC或采用中断处理提升实时性。3.某恒压供水系统采用PID控制，当水压波动大、调节超调严重时，应如何调整PID参数？PID参数需结合“比例（P）、积分（I）、微分（D）”的作用调整：比例（P）：增大P加快响应但易超调，减小P降低超调但响应变慢；积分（I）：增大I加快稳态误差消除但易超调，减小I降低超调但残留误差；微分（D）：增大D抑制超调、提升稳定性，但过大会导致震荡。针对“波动大、超调严重”，可：①减小P值（降低响应灵敏度）；②减小I值（降低积分累积速度）；③适度增大D值（利用微分超前调节）。调整后需观察响应，逐步优化。四、综合应用题（30分）设计“工件分拣控制系统”：传送带输送金属、非金属工件，传感器识别后，金属工件触发气缸推出，非金属工件直接输送至末端。请完成：1.电气控制原理图设计传感器：电感式接近开关（检测金属），输出接PLC输入（如I0.0）；执行机构：气缸电磁阀（线圈接PLC输出Q0.0），供电由PLC驱动继电器或直接驱动（电源选DC24V/AC220V）；电源：24V直流供PLC、传感器，220V交流供电磁阀/接触器；控制电路：PLC为核心，输入接传感器、启动/停止按钮；输出接电磁阀、运行指示灯。2.PLC控制程序（西门子S____，LAD示例）网络1（启动/停止）：I0.1（启动）置位M0.0（运行标志），I0.2（停止）复位M0.0；网络2（金属检测与推出）：M0.0（运行）&I0.0（金属检测）→触发Q0.0（电磁阀）置位，同时启动定时器T37（延时2s，确保推出后复位）；网络3（定时器复位）：T37计时到（2s）→复位Q0.0；（注：需同步传送带运行信号I0.3，确保仅在传送带运行时检测）3.工作流程与关键控制点流程：启动系统→传送带运行→工件移动→接近开关检测金属→PLC触发电磁阀，气缸推出金属→定时器延时后电磁阀复位，气缸缩回→非金属工件无检测，直接输送至末端。控制点：①传感器安装位置（确保检测距离内识别工件）；②气缸动作延时（匹配传送带速度，避免推出不及时/过度）；③系统互